Calculadora de torre de enfriamiento: rango, aproximación, eficiencia y agua de reposición
Rango, aproximación y eficiencia de una torre de enfriamiento, pérdidas por evaporación, arrastre y purga, agua de reposición según los ciclos de concentración y calor disipado en kW y toneladas de refrigeración.
Cómo funciona
Rango = T_caliente − T_fría · aproximación = T_fría − T_bulbo húmedo · eficiencia = rango ÷ (rango + aproximación) · evaporación E = 0.00153 × Q × rango(°C) (= 0.00085 × Q × rango en °F) · purga B = E ÷ (ciclos − 1) − arrastre · reposición = E + B + arrastre · calor = ṁ·cp·rango
Una torre de enfriamiento enfría el agua evaporando una pequeña parte de ella en el aire, por eso nunca puede enfriar por debajo de la temperatura de bulbo húmedo del ambiente. El rango es cuánto se enfría el agua y la aproximación es qué tanto se acerca al bulbo húmedo; su relación es la eficiencia térmica de la torre, normalmente 70–75% en una torre bien diseñada en condiciones de diseño. Aproximadamente el 1% del caudal recirculado se evapora por cada 7 °C de rango. Como la evaporación deja atrás los sólidos disueltos, una parte del agua se purga para mantener los ciclos de concentración; el agua de reposición repone la evaporación, la purga y el arrastre.
Ejemplo resuelto
Una torre enfría 1,000 m³/h de agua de 37 °C a 32 °C con un bulbo húmedo de 27 °C: el rango es 5 °C, la aproximación 5 °C y la eficiencia 5 ÷ 10 = 50.0%. La evaporación es 0.00153 × 1,000 × 5 = 7.65 m³/h; con 4 ciclos de concentración la purga es 7.65 ÷ 3 − 0.05 = 2.50 m³/h, así que el agua de reposición es 10.20 m³/h. La torre disipa 5,814 kW (1,653 TR).
Fuentes: Perry’s Chemical Engineers’ Handbook — cooling tower evaporation (summarized by Engineering ToolBox) · US DOE FEMP — Cooling tower water efficiency best management practice
Preguntas frecuentes
¿Cómo se calcula la eficiencia de una torre de enfriamiento?
Eficiencia = rango ÷ (rango + aproximación) × 100, donde rango = temperatura del agua caliente − fría y aproximación = agua fría − bulbo húmedo. Un rango de 5 °C con una aproximación de 5 °C da 50%.
¿Cuánta agua evapora una torre de enfriamiento?
Unos 0.00153 × caudal × rango en °C (0.00085 × caudal × rango en °F): aproximadamente el 1% del caudal recirculado por cada 7 °C de enfriamiento.
¿Qué son los ciclos de concentración?
La razón entre los sólidos disueltos del agua recirculada y los del agua de reposición. Más ciclos significan menos purga y menos agua de reposición, pero más riesgo de incrustaciones; la mayoría de las torres tratadas trabaja con 3 a 6 ciclos.
¿Por qué una torre no puede enfriar por debajo del bulbo húmedo?
El enfriamiento evaporativo se detiene cuando el aire se satura a la temperatura del agua, que es la temperatura de bulbo húmedo. Las torres suelen diseñarse para una aproximación de 3–5 °C; una aproximación menor exige una torre mucho más grande.
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Esta calculadora tiene fines informativos. Verifica los resultados importantes antes de tomar decisiones.